機(jī)內(nèi)通話器電源濾波電路的合理設(shè)計(jì)

刁文利

（陜西烽火電子股份有限公司內(nèi)話事業(yè)部研究所，陜西 西安 710075）

1 概述

我國CA313直升機(jī)配置的機(jī)通，是在國外某型機(jī)通的基礎(chǔ)上改進(jìn)設(shè)計(jì)的，通過了適航要求的各項(xiàng)試驗(yàn)。民用航空設(shè)備的試驗(yàn)應(yīng)力高于軍用載機(jī)設(shè)備，在進(jìn)行“音頻傳導(dǎo)敏感性-電源輸入（閉路試驗(yàn)）”這項(xiàng)電磁兼容試驗(yàn)時(shí)，機(jī)通耳機(jī)中有較大的干擾噪聲，通過理論分析改進(jìn)了電源濾波電路設(shè)計(jì)，順利通過了此項(xiàng)試驗(yàn)。

2 試驗(yàn)過程及電路分析

2.1 音頻傳導(dǎo)敏感性-電源輸入試驗(yàn)的電路及要求

試驗(yàn)?zāi)康氖强己搜b機(jī)設(shè)備能否耐受通常預(yù)期幅值的頻率分量和在此環(huán)境應(yīng)力下機(jī)通的工作狀態(tài)（通話）是否正常。試驗(yàn)電路連接圖見圖1。

圖1 音頻傳導(dǎo)敏感性試驗(yàn)電路圖

圖2 直流電氣系統(tǒng)中脈動(dòng)頻率特性

圖1中V監(jiān)視干擾信號(hào)的有效值幅值。圖2是向機(jī)通的工作電源施加要求的頻率和交流干擾電壓信號(hào)的電路圖，干擾信號(hào)頻率范圍是200Hz～15KHz，信號(hào)源掃描步進(jìn)是30個(gè)頻率點(diǎn)/10倍頻。

2.2 試驗(yàn)要求

2.2.1 在干擾環(huán)境應(yīng)力下，用耳機(jī)話筒組監(jiān)聽，應(yīng)通話不中斷、干擾聲不能影響通話效果。

2.2.2 用電壓表分別測(cè)試1、2號(hào)位耳機(jī)+、-輸出端的干擾信號(hào)（有效幅值），應(yīng)≤6.5mV。

圖3 機(jī)內(nèi)通話器器系統(tǒng)連接圖

注：人耳一般在耳機(jī)輸出3mV以上即可感受到噪聲，超過8mV為敏感噪聲干擾。

2.3 試驗(yàn)情況和電路分析

在試驗(yàn)中，給機(jī)通加電用耳機(jī)話筒組在1、2號(hào)位監(jiān)聽，有較大的噪聲。用電壓表測(cè)試1、2號(hào)位的耳機(jī)+、-輸出端的交流干擾信號(hào)均為23mV。

由于試驗(yàn)干擾應(yīng)力是施加在機(jī)通的工作電源上，說明機(jī)通內(nèi)部的電源濾波效果不理想，未能有效的濾除干擾雜波。機(jī)通電源濾波電路見圖4：

圖4 機(jī)內(nèi)通話器電源濾波電路

機(jī)通接口有28V-1、28V-2兩路電源，是外部供電系統(tǒng)提供的，通過機(jī)通內(nèi)部的阻流圈及電容組成的濾波電路抑制低頻干擾雜波。以400Hz交流干擾信號(hào)為例，進(jìn)行試驗(yàn)、分析。

圖4中L1、C1及L2、C2組成諧振回路，L3、C3及L4、C4組成濾波網(wǎng)絡(luò)，其中 C3=C4=400uF起主要的濾波作用，其容抗值為1Ω，實(shí)測(cè)A和B點(diǎn)的噪聲幅值（有效值）均為50mV，所以i3=i4=50mA。L1、C1及 L2、C2為對(duì)稱電路設(shè)計(jì)，并且L1=L2=0.08H，C1=C2。L1、C1對(duì)交流噪聲諧振時(shí)，i1=i2兩諧振回路的直流電阻為0.1Ω。對(duì)于100mV的交流噪聲，i1=i2=0.1A。注入a點(diǎn)的電流為ia=i1=i2=i3=i4=0.4A。設(shè)c點(diǎn)與a點(diǎn)間地線阻抗為0.05Ω，ia使c點(diǎn)地電位比a點(diǎn)的電位高出20mV。此值與機(jī)殼地b點(diǎn)為參考點(diǎn)，在音頻地c點(diǎn)測(cè)出的交流噪聲幅值也是20mV。由于兩個(gè)諧振回路的存在，使地線上交流噪聲增大。

通過以上分析，兩個(gè)諧振電路是造成電源濾波效果差的主要原因，將C1、C2電容對(duì)地?cái)嚅_，經(jīng)測(cè)試音頻地a與機(jī)殼地之間的交流噪聲變?yōu)?.4mV，干擾幅值大大降低。

將設(shè)計(jì)電路改進(jìn)后，重新進(jìn)行“音頻傳導(dǎo)敏感性-電源輸入”試驗(yàn)，從耳機(jī)中監(jiān)聽噪聲不敏感，測(cè)試耳機(jī)輸出端的噪聲電壓為4.1mV，順利通過了試驗(yàn)。機(jī)通交付用戶后裝機(jī)試飛未反映噪聲干擾問題。

3 電源濾波電路效果的鑒別方法

機(jī)通的工作電流一般小于1.5A，為弱電、低頻工作設(shè)備，且接口交聯(lián)設(shè)備多，在復(fù)雜的電磁兼容環(huán)境中易敏感、易被干擾，尤其是電源。將電源凈化后再給機(jī)通的放大電路供電，是最有效、最直接的抑制干擾的方法。但是如何設(shè)計(jì)電源濾波電路，選擇阻流圈，是濾波電路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題，可通過以下試驗(yàn)確定電路設(shè)計(jì)是否合理，阻流圈是否有效。測(cè)試電路見圖5。

圖5 阻流圈電路測(cè)試圖

圖5中F、D端接信號(hào)發(fā)生器，輸出交流干擾信號(hào)，有效值為1.5V、頻率見表1，C是隔直電容；E、D端是給機(jī)通供電的直流電源，輸出工作電流2A，L是保護(hù)電感，還起隔斷交流信號(hào)的作用；L1是測(cè)試件與C1組成濾波電路，RP1是負(fù)載，調(diào)節(jié)阻抗使電路電流為2A，電壓表監(jiān)測(cè)通過濾波電路后負(fù)載兩端的交流信號(hào)幅值（干擾信號(hào)）。不同型號(hào)的阻流圈測(cè)試記錄見表1.

表1 測(cè)試記錄??????????????mV????? ZL500 ZL400 DX150 DX-2L101-2A CL280 300Hz 120 75 360 310 180 400Hz 100 68 300 280 150 600 Hz 42 28 300 360 56 800 Hz 25 17 220 300 34 1k Hz 19 13 170 250 23 1.5 Hz 10 7.5 100 160 13

通過以上試驗(yàn)可有效選擇濾波效果好的阻流圈器件，該器件是電源濾波電路的關(guān)鍵器件，選擇好可縮短產(chǎn)品研制周期，降低試驗(yàn)費(fèi)用，節(jié)省產(chǎn)品研制成本。

結(jié)語

通過改進(jìn)電源濾波電路，產(chǎn)品完成了電磁兼容試驗(yàn)，裝機(jī)后產(chǎn)品能適應(yīng)復(fù)雜的電磁兼容環(huán)境，說明有效的電源濾波電路能提高機(jī)通自身的抗干擾能力。使用合理的電源濾波電路，選擇濾波阻流圈是關(guān)鍵，這對(duì)提升產(chǎn)品的電磁兼容適應(yīng)性很重要。

[1]RTCA DO-160F機(jī)載設(shè)備環(huán)境條件和試驗(yàn)方法[S]美國航空無線電委員會(huì)項(xiàng)目管理委員會(huì)批準(zhǔn)，2007年12月頒布實(shí)施.